BDS/GPS/GLONASS中距离RTK算法研究

针对中距离RTK基准站与流动站大气延迟误差相关性迅速降低,导致多系统多频全模糊度解算成功率有限、Ratio值过低问题,本文提出了一种估计大气误差的BDS/GPS/GLONASS多频实时动态定位算法,将电离层延迟误差、相对对流层延迟误差和GLONASS频间偏差作为参数估计,采用部分模糊度策略,设置与观测时长有关的连续锁定历元数阈值和模糊度解算截止高度角解算一段22.4 km基线,试验结果表明,通过估计GLONASS频间偏差保证了GLONASS单系统RTK结果的精度,三系统联合定位增加了滤波估计参数个数,但保证了卫星几何构型,提升了定位精度。

接收机天线相位中心变化对GLONASS精密单点定位性能影响评估

研究接收机天线相位中心变化(PCV)对俄罗斯全球卫星导航系统(GLONASS)定位和对流层估计的影响分析。定位方面,分析接收机PCV改正与否对单GLONASS静态精密单点定位(PPP)三维坐标精度的影响,同时探讨将全球定位系统(GPS)和GLONASS系统对应的接收机PCV改正用于GLONASS PPP的定位研究的可行性与可用性。对流层估计方面,综合研究了在静态PPP和固定坐标PPP两种解算模式中接收机PCV改正对对流层延迟估计精度的影响。选取全球均匀分布的180个IGS站一个月(2017年4月份)的数据进行处理,结果表明,采用GPS或GLONASS系统对应的接收机PCV改正均可明显提升GLONASS PPP垂向坐标和对流层延迟估计精度。相比于采用GPS系统接收机PCV,GLONASS系统对应的接收机PCV改正对GLONASS PPP垂向坐标和对流层延迟估计精度有进一步的提升。

BDS/GPS/GLONASS组合在峡谷河段的定位性能和精度

针对峡谷河段的不同卫星组合下网络实时动态(RTK)测试较少的情况,对三峡大坝至葛洲坝两坝间峡谷河段BDS/GPS/GLONASS组合下的流动站定位性能和精度进行测试。采取6种观测模式,测试内容为定位服务时效性、空间可用性和定位精度。结果表明,国产GNSS设备BDS网络RTK达到规范要求,固定解比例为98.1%,可以达到水平0.02 m、高程0.05 m的定位精度,一定程度上优于GPS。BDS和BDS/GLONASS双系统2种网络RTK在缺失或不使用GPS信号时,依然可提供高精度定位服务。组合定位能够弥补单一系统的不足,融合系统较各单系统均有不同程度的提高,BDS/GPS/GLONASS和BDS/GPS在定位服务时效性、空间可用性测试和定位精度方面均最优。

基于GPS与GLONASS信噪比反演海平面高度研究

为研究GPS和GLONASS各波段反演海平面高度中精度及时间分辨率等问题,选取SC02站2019年124—130年积日GPS L_(1) L_(2)波段及GLONASS G_(1) G_(2)波段SNR数据,采用多项式方法分解复合信号得到反射信号,利用LSP进行频谱分析,反演得到海平面高度。以该站附近验潮仪数据为真值,对GPS及GLONASS数据反演结果的精度及时间分辨率进行对比分析。结果表明:1)GPS与GLONASS均可用于海平面高度反演;2)GPS L_(1)波段反演结果精度与时间分辨率高于L_(2)波段;3)GPS与GLONASS可联合对海平面高度进行反演,且时间分辨率将会得到极大提升;4)GPS及GLONASS反演结果中均存在系统误差,在后续研究过程中需针对该方面进一步研究。

中高纬度地区GPS/GLONASS/BDS-3组合精密相对定位性能评估

目前,短基线定位的研究大都基于低纬度和中纬度地区,并且基于GPS、Galileo和BDS的研究占极大比例,由于GLONASS模糊度的特殊性,涉及中高纬度地区关于GLONASS的短基线定位研究较少。为了研究中高纬度地区GPS/GLONASS/BDS-3的定位效果,通过对GLONASS的模糊度进行重组的方法并设置不同高度角模拟不同遮挡情况下对单系统以及不同组合系统的模糊度固定率、模糊度成功率、可视卫星数以及定位精度等方面进行对比分析。结果显示,在15˚截止高度角下进行单频单历元基线解算模糊度固定率处于最为理想状态达到95%以上,模糊度成功率达到90%以上。总体上,在中高纬度地区,GPS/ GLONASS/BDS-3组合定位精度可达到cm级。

BeiDou、Galileo、GLONASS、GPS多系统融合精密单点

随着中国BeiDou系统与欧盟Galileo系统的出现以及俄罗斯GLONASS系统的恢复完善,过去单一的GPS导航卫星系统时代已经逐步过渡为多系统并存且相互兼容的全球性卫星导航系统（multi-constellation global navigation satellite systems,multi-GNSS）时代,多系统GNSS融合精密定位将成为未来GNSS精密定位技术的发展趋势。本文采用GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo 4大卫星导航定位系统融合的精密单点定位（precise point positioning,PPP）实测数据,初步研究并分析了4系统融合PPP的定位性能。试验结果表明：在单系统观测几何构型不理想的区域,多系统融合能显著提高PPP的定位精度和收敛速度。4大系统融合的PPP收敛速度相对于单GNSS可提高30%~50%,定位精度可提高10%~30%,特别是对高程方向的贡献更为明显。此外,在卫星截止高度角大于30°的观测环境下,单系统由于可见卫星数不足导致无法连续定位,而多系统融合仍然可以获得PPP定位结果,尤其是水平方向具有较高的定位精度。这对于山区、城市以及遮挡严重的区域具有非常重要的应用价值。

单频GPS/GLONASS组合单点定位的精度评估

利用单频伪距观测值和广播星历数据,比较不同观测值权值下GPS/GLONASS组合单点定位的结果,并讨论大气误差对组合单点定位精度的影响。利用最小二乘和卡尔曼滤波两种算法进行单点定位计算,结果表明,组合定位单历元平面位置解精度优于2.5 m,高程方向精度优于4.5 m,24小时解3个坐标分量精度均优于1 m,对于该两种算法,组合定位与单独GPS定位相比精度均有不同程度的提高。

GLONASS卫星广播星历精度分析

讨论了对GLONASS卫星广播星历进行误差分析采取的方案;通过对GLONASS广播星历与IAC分析中心精密星历与钟差产品的比较,分析了连续两周所有健康GLONASS卫星的广播星历轨道及钟差的误差特性。分析结果表明:当前GLONASS广播星历轨道误差的径向均方根误差在1 m以内,切向均方根误差在6 m以内,法向均方根误差在4 m以内,GLONASS钟差误差均方根误差在15 ns以内;从空间信号测距误差(SISRE)分析,GLO-NASS卫星广播星历整体精度优于4.5 m。

基于北斗无源与GLONASS导航系统的卫星组合导航用户位置计算

提出基于GLONASS卫星导航和北斗无源卫星导航系统的卫星组合导航模式,针对组合导航模式中存在的地球模型、坐标系、系统时间等不一致进行分析,并建立北斗无源导航系统与GLONASS系统之间的系统时差数学模型,再根据坐标转换与统一,运用最小二乘的方法进行用户位置定位解算,并通过实际飞行数据进行验证,证明这种组合方法是可行的。

单站多参数GLONASS码频间偏差估计及其对组合精密单点定位的影响

在分析传统GPS/GLONASS组合PPP数学模型中忽略GLONASS码IFB不足的基础上,提出一种基于"多参数"的组合PPP与码IFB估计算法。将"频间偏差"与"系统时差"参数进行合并,通过引入多个独立的"时频偏差"参数对组合PPP中的GLONASS码IFB进行函数模型补偿,同时可实现基于单个测站观测数据的码IFB精确估计。对配备6种GNSS品牌接收机的30个IGS站实测数据进行GLONASS码IFB估计与分析。结果表明:各品牌接收机不同频率通道的GLONASS码IFB可达数米,且表现出与频率的明显相关性,但难以通过简单函数建模为其提供精确的先验改正值;相同品牌接收机的GLONASS码IFB整体上具有相似的特性,而在个别测站会表现出异常特征;即使接收机类型、固件版本及天线类型完全相同的测站,GLONASS码IFB值也可能存在显著差异。新算法能实现对GLONASS码IFB的有效补偿,明显加快组合PPP的收敛速度。虽然引入多个附加参数会导致函数模型自由度减小,但对定位精度的影响有限,与传统"单参数"法进行组合PPP的定位精度相当。

GPS／GLONASS定位系统融合的坐标转换研究

GPS和GLONASS卫星定位系统分别采用WGS-84和PZ-90坐标系。为统一两种卫星定位成果,欧、美、俄于20世纪90年代各自求出两坐标系之间的转换参数。目前三种参数尚未统一,对GPS/GLONASS联合定位造成较大影响。本文针对国外介绍PZ-90和WGS-84坐标系相互转换时常用的转换模型及三种不同转换参数进行比较分析。分别选用地面GPS参考站坐标和GLONASS卫星轨道坐标,用三种坐标转换参数进行转换,对转换结果差异及其对单点定位和相对定位精度造成的影响进行全面分析比较,得出一些有益结论。

利用GPS/GLONASS组合精密单点定位方法估计天顶对流层延迟?

提出利用GPS/GLONASS组合精密单点定位方法估计天顶对流层延迟,并与GPS精密单点定位估计的天顶对流层延迟进行对比。将IGS提供的新对流层产品作为参考值来评价对流层延迟的精度。利用位于中国区域的三个IGS站一周的数据进行了试算,结果表明截止高度角和对流层参数波谱密度值的设置会对精密单点定位估计结果产生较大影响,相比GPS单系统,GPS/GLONASS双系统组合的估计结果与IGS产品符合得更好。

SLR资料精密测定GLONASS卫星轨道

将SLR资料计算的轨道与CODE轨道进行了比较 ,并将比较结果转换到RTN坐标系中。通过比较分析发现 ,两种轨道差值在轨道径向、法向和沿轨方向的精度分别优于 1 0cm、5 0cm和 45cm ;SLR和微波资料确定的GLONASS卫星轨道在径向存在系统误差 。

复杂环境下的GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位性能研究

为考察GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位模式在复杂城市环境下的定位优势,该文在香港采集一个参考站和7个流动站的GNSS数据,通过LAMBDA模糊度搜索方法和R-ratio检验得到单系统、双系统、多系统GNSS单频RTK的定位精度,分析在复杂观测环境下不同系统单频RTK定位性能.结果表明:1)在良好的观测条件下,多系统定位精度最高,双系统次之,单系统最差,都能达到厘米级的定位精度;2)在复杂环境下,部分单系统单频RTK很难实现双差定位,总体上双系统比单系统定位精度高,GLONAS+BDS的定位精度最差,但都难以实现高精度定位;3)多系统单频RTK可定位精度最高,可用于高精度的城市导航定位;4)观测环境与GNSS单频RTK定位精度具有明显的相关性.

基于DREAMNET的GPS/BDS/GLONASS多系统网络RTK定位性能分析

随着BDS系统完成亚太地区组网、GLONASS系统再次实现满星座部署以及GPS系统的现代化,多系统集成已逐步成为网络RTK技术的发展趋势。本文结合笔者所在课题组自主研发的网络RTK数据处理系统DREAMNET,对不同卫星系统组合模式下的定位精度进行比较分析。试验结果表明,GPS/BDS/GLONASS网络RTK和GPS/BDS网络RTK的定位精度最高,GPS、BDS单系统网络RTK次之。此外,随着高度角的增加,GPS单系统网络RTK的可用性显著降低,而GPS/BDS/GLONASS网络RTK在高度角为40°时依然可以在99.84%的时间里提供水平精度0.01 m、高程精度0.025 m的定位服务。最后,对15 d的定位结果进行统计,包括不依赖GPS系统的BDS和BDS/GLONASS在内的6种组合方式皆可达到水平0.01 m、高程0.025 m的定位精度,其中GPS/BDS/GLONASS网络RTK则可以得到水平0.006 m、高程0.015 m的定位精度,证明DREAMNET的定位精度和稳定性完全可以满足测绘作业的需要。

GPS/GLONASS组合系统的PDOP计算和分析

在组合GPS/GLONASS绝对定位中,由于系统时间的差异需要估计一个额外的未知参数,使得位置精度因子(PDOP)的计算随之产生变化。给出针对GPS/GLONASS双系统组合的PDOP计算方法,利用实测数据,比较GPS单系统和GPS/GLONASS组合系统的PDOP。结果表明,在当前星座条件下增加GLONASS系统后,PDOP得到了显著改善。

自动积分步长的GLONASS卫星轨道龙格库塔积分法

为了快速准确地计算GLONASS卫星坐标,通过对不同的卫星状态方程进行比较分析,给出一个准确的GLONASS卫星运动状态方程.以该状态方程为基础,提出了古典形式、龙格-库塔、基尔公式3种不同形式的龙格-库塔轨道积分方法,比较分析得出3种积分方法精度相当,但基尔公式的舍入误差较小.然后,以基尔公式为基础,给出了定步长和自动选择步长2种不同的积分方法的详细步骤.讨论了定步长的选择以及自动选择步长收敛值的取值,得到其最佳值在20~30之间.最后,利用GLONASS的广播星历对基于基尔公式的自动选择积分步长的龙格-库塔法进行精度分析,积分时间间隔为60min,积分误差小于3m.

GPS/GLONASS组合精密单点定位技术在三维水汽层析中的应用

提出利用GPS/GLONASS组合精密单点定位反演水汽的三维分布信息,并选用中国香港地区的12个CORS站6d的观测数据以及相应的COSMIC掩星产品共同进行试算。结果表明,与GPS精密单点定位相比,组合GPS/CLONASS精密单点定位反演水汽三维分布时,穿越层析网格的数目提高18%,精度提高约10%。

GPS/GLONASS相位差分的数据处理方法

由于GLONASS与GPS在系统上存在差异 ,致使GLONASS的载波相位差分的数据处理与GPS的有明显的不同 ,必须使用特殊的方法。本文给出了GPS、GLONASS及GPS/GLONASS联合相位差分的数学模型和一种数据处理方法 ,并对实测数据进行处理 。

GPS/GLONASS组合定位中模糊度的处理

在对GPS/GLONASS组合定位的周跳探测和修复方法进行深入研究的基础上 ,论述了适合于两种数据联合解算的GPS/GLONASS模糊度迭代处理方法及相应的基于FARA方法的整周模糊度固定方法。在现有BERNESEVer 4 .0GPS数据处理软件的基础上 ,增加及改进了其中的若干模块 ,从而研制出组合定位系统高精度数据处理软件 ,并进行了试验计算。结果表明 ,所开发的组合定位系统数据处理软件内、外符合精度均达到mm级 ,证明了这种高精度相对定位理论、方法、软件的正确性和可行性。